基于密度浮選和油提取的土壤微塑料分離方法研究

左振江,王 菊,王艷輝,許明祥,3*

基于密度浮選和油提取的土壤微塑料分離方法研究

左振江1,王 菊2,王艷輝2,許明祥2,3*

(1.西北農(nóng)林科技大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院,陜西 楊凌 712100；2.西北農(nóng)林科技大學(xué)水土保持研究所,陜西 楊凌 712100；3.中國科學(xué)院水利部水土保持研究所,陜西 楊凌 712100)

為系統(tǒng)分析土壤微塑料分離方法的特點(diǎn),篩選滿足不同使用需求的分離方式,研究了基于密度浮選和油提取的12種處理(S1～S12)對7種類型(PP;PE;PS;ABS;PC;PVC;PET)、3種粒級(jí)(2～5mm;1～2mm;0.5～1mm)微塑料的提取率及所需成本,并進(jìn)行綜合分析.結(jié)果表明:密度浮選法(S2～S4)提取率為89.93%～96.35%,受浮選液密度影響顯著;油提取法(S5～S10)提取率為78.57%～93.33%,受提取油類型的影響顯著(<0.05),而油用量的影響不顯著(>0.05).油提取法隨微塑料密度增加,其提取率逐漸下降,且對微塑料粒徑有特異性選擇,當(dāng)粒徑在1～2mm時(shí)提取率最高,達(dá)到90%以上,粒徑>2mm時(shí)提取率顯著下降.密度浮選法和油提取法相結(jié)合能增加微塑料的提取率,同時(shí)減小不同粒徑之間的差異,使提取效果更穩(wěn)定.綜合考慮提取率和成本,選出經(jīng)濟(jì)型(S5)、均衡型(S2)、高能型(S3)三種提取方式以滿足不同使用需求.

土壤；微塑料；密度浮選；油提??；經(jīng)濟(jì)性

塑料材料的生產(chǎn)和應(yīng)用對世界產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響.隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的需要,塑料制品被廣泛應(yīng)用于食品包裝、建筑材料、紡織、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域[1],塑料污染也隨之產(chǎn)生且逐漸加重.陸地作為塑料生產(chǎn)重要的源頭和匯集區(qū),據(jù)估算每年釋放到土壤中的微塑料是海洋的4～23倍[2].目前僅中國地膜年使用量已近150萬噸,覆蓋面積約3億畝[3],但當(dāng)季回收率不足60%,農(nóng)用膜殘留已成為土壤中微塑料積累的重要途徑[4].此外,用地表水進(jìn)行農(nóng)業(yè)灌溉、有機(jī)肥的長期使用以及污泥的土地利用等也可能導(dǎo)致大量塑料進(jìn)入土壤環(huán)境[5-6].這些塑料長期在光、熱、機(jī)械運(yùn)動(dòng)、水解以及微生物等共同作用下逐漸降解為微塑料(<5mm)[7-8].這些塑料微粒能夠在土壤中長期存在,影響土壤理化性質(zhì)以及作物生長[9],威脅糧食安全,還能夠吸附和釋放重金屬和持久性有機(jī)污染物,甚至能分解成更小的微粒并通過食物鏈進(jìn)入人體,危害人體健康[10-11].因此,識(shí)別和量化土壤中的微塑料至關(guān)重要,而分離土壤中積累的微塑料是先決條件[12].

由于土壤基質(zhì)的復(fù)雜性,從土壤中分離和鑒定微塑料要比水和沉積物中更加困難,且目前尚未形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)方法,這也成為限制土壤微塑料污染研究的重要原因[13].尋找一種簡單實(shí)用、經(jīng)濟(jì)高效的土壤微塑料提取方法具有挑戰(zhàn)性,已有的分離方法包括篩分法、靜電分離法、磁選法、密度分離法、油提取法以及加壓流體萃取法等[14].其中,篩分法是采用土壤篩對不同尺寸的微塑料進(jìn)行分選,常用于土樣中微塑料的初步分離,與其他方法配合使用而不單獨(dú)作為分離方法使用[15].靜電分離法是利用土壤和塑料的導(dǎo)電性差異實(shí)現(xiàn)分離,優(yōu)點(diǎn)是對塑料結(jié)構(gòu)破壞性小,但此方法需要高壓發(fā)電器和電暈場電極且其導(dǎo)電性容易受到水分的影響,操作難度較高,且對細(xì)顆粒含量較高的土壤的分離效果較差,使用局限性強(qiáng)[16].磁選法主要利用微塑料的疏水性,使疏水性的鐵納米顆粒與其結(jié)合,進(jìn)而利用磁性提取出土壤中的微塑料顆粒.但這需要制造特殊的磁化鐵納米顆粒,同時(shí)鐵可能干擾后續(xù)微塑料的表征分析[17].加壓流體萃取法是在特定溫度和壓力下利用甲醇等溶劑從土壤中萃取微塑料,但這不僅需要特定的儀器設(shè)備,并且此過程會(huì)對微塑料形態(tài)造成影響,不利于土壤微塑料遷移轉(zhuǎn)化以及生物毒性等方面的研究[18].密度浮選法是最常用微塑料提取方法,以所需材料簡單易得、適用性強(qiáng)而被廣范使用[14].其作用原理是基于微塑料和土壤之間的密度差異來實(shí)現(xiàn)分離[19-20],常見塑料的密度在0.9～1.45g/cm3范圍內(nèi)[21],而土壤密度大多在2.6～2.7g/cm3[22],研究者可用不同密度的鹽溶液實(shí)現(xiàn)土壤中各種微塑料的分離,且該方法操作簡單、限制少,幾乎每個(gè)實(shí)驗(yàn)室都具備實(shí)現(xiàn)條件,對微塑料形態(tài)影響小,有利于后續(xù)研究.油提取法[23]是利用微塑料疏水而親油的特性,將微塑料提取到水-油界面[24-25],實(shí)現(xiàn)微塑料的分離,無論微塑料類型和形狀如何,都可以利用親脂性進(jìn)行提取,使用限制低,適用范圍廣,對微塑料破壞性小,具有替代密度浮選法的潛力[26].從以上各方法的適用性、使用限制性以及對微塑料的破壞性考慮,密度浮選法和油提取法具有一定優(yōu)勢.但目前油提取法的適用性及影響因素尚不明確,且在實(shí)踐中選擇經(jīng)濟(jì)高效的提取方法缺乏依據(jù).

為探尋簡單實(shí)用、經(jīng)濟(jì)高效的土壤微塑料提取方法,本研究系統(tǒng)分析了兩種土壤微塑料分離方法的特點(diǎn),通過基于密度浮選和油提取的12種處理,模擬土壤微塑料提取過程,結(jié)合對7種類型、3個(gè)粒級(jí)微塑料的提取結(jié)果及其所需成本,分析不同提取方法與微塑料類型和粒徑的作用關(guān)系,探究油提取法的影響因素,并對每種處理進(jìn)行成本核算,根據(jù)使用需求選出最佳處理方式,為土壤微塑料污染研究與治理提供參考.

1 材料與方法

1.1 土壤樣品采集與處理

在陜西楊凌周邊農(nóng)田(34°28￠012E,108°04￠042N)采集土壤樣品,土壤類型為耬土(堆墊旱耕人為土).在農(nóng)田中隨機(jī)選擇10塊1m′1m樣方,清除表面枯落物后,利用不銹鋼鏟按照梅花布點(diǎn)法采集0～20cm耕層土壤,將所有土壤混合均勻后用四分法棄取[27],保留20kg帶回實(shí)驗(yàn)室.將土壤樣品自然風(fēng)干后過2mm孔徑篩,剔除肉眼可見的石塊、植物殘?bào)w等雜質(zhì),最后放入鋁盒于4℃下保存?zhèn)溆?

1.2 微塑料標(biāo)準(zhǔn)樣品的制備

從東莞市杰誠塑膠化工有限公司購置了7種不同類型的塑料,分別為聚丙烯(PP,白色,0.89～0.93g/cm3)、聚乙烯(PE,紅色,0.91～0.94g/cm3)、聚苯乙烯(PS,藍(lán)色,1.01～1.06g/cm3)、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS,灰色,1.04～1.08g/cm3)、聚碳酸酯(PC,黑色,1.18～1.22g/cm3)、聚氯乙烯(PVC,透明,1.16～1.35g/cm3)和聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET,乳白色,1.38～1.41g/cm3).塑料顆粒初始大小均在2～5mm之間,于-40℃條件下冷凍24h后立即用粉碎機(jī)粉碎,過篩后分成2～5mm,1～2mm, 0.5～1mm三個(gè)粒級(jí),同一粒級(jí)微塑料呈大小均勻的顆粒狀或碎片狀,且邊緣具有明顯棱角.將各種塑料顆粒按粒級(jí)分別數(shù)出10粒,并將同一粒級(jí)塑料顆?；旌?保存到5mL透明玻璃瓶中,貼上標(biāo)簽,保存?zhèn)溆?

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

用電子天平稱取50g土壤樣品放入250mL錐形瓶,加入制備好的微塑料樣品,搖勻.向錐形瓶中加入不同提取液分別處理,具體處理情況如表1所示,每種處理重復(fù)3次.利用磁力攪拌器處理10min,使土壤完全分散,靜置120min,使土壤沉降到底部.若靜置后溶液仍舊渾濁,則向錐形瓶中加入4.76mol/L的NaCl溶液3mL,輕輕搖勻后再次靜置,或延長靜置時(shí)間.用溢出法收集錐形瓶上清液中漂浮樣品[28],此過程重復(fù)3～5次,直至上清液中無明顯漂浮物.使用配有微孔濾膜(孔徑0.45μm)的真空抽濾裝置過濾,并用去離子水清洗,最后將濾膜轉(zhuǎn)移到玻璃培養(yǎng)皿中,于30℃下烘干保存.當(dāng)提取液中有油存在時(shí),需要在過濾時(shí)用無水乙醇對樣品進(jìn)行清洗.用目視法結(jié)合加熱金屬探針識(shí)別濾膜上的微塑料,按不同種類和粒級(jí)分別計(jì)數(shù),計(jì)算回收率.

表1 試驗(yàn)處理設(shè)計(jì)

注:-為未檢測.

制備的微塑料樣品具有明顯的特征,大小、形狀和顏色,可與空白土壤中可能存在的微塑料相區(qū)分.利用飽和NaBr溶液對空白土壤進(jìn)行提取,仔細(xì)觀察后并未發(fā)現(xiàn)類似微塑料存在.根據(jù)塑料材質(zhì)具有韌性、受熱易融化等特點(diǎn),可通過施加外部壓力和外加熱等方法識(shí)別土壤顆粒的干擾.

1.4 數(shù)據(jù)分析

根據(jù)檢出的微塑料數(shù)量與實(shí)際加入數(shù)量,計(jì)算每種微塑料的提取率(%),并進(jìn)行均值計(jì)算和標(biāo)準(zhǔn)偏差核算用SPSS 20.0對數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算和分析,用Origin 2022繪圖.

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理下微塑料的總提取率

如圖1所示,S1為單純采用蒸餾水對土壤中微塑料進(jìn)行提取,總提取率為47.36%.在基于密度浮選的S2、S3、S4三種處理中,S2條件下的提取率最低, 為89.93%,S3、S4的提取率較高,分別為96.35%、95.87%.S3和S4之間總提取率無顯著差異(圖2(a)),但相比S2分別增幅6.42%、5.94%,提升較為顯著(<0.05).此3種處理方式較S1處理具有明顯優(yōu)勢,提取率最低增幅在40%以上.

試驗(yàn)處理

圖柱上不同小寫字母表示不同處理之間差異顯著(<0.05).下同

基于油提取的S6、S9、S10處理分別采用了3種不同種類的油,即菜籽油、石蠟油、蓖麻油,回收率分別為82.38%、78.57%和93.33%.由圖2(c)可知,S6與S9之間提取率差異不顯著(>0.05),但都與S10存在顯著差異(<0.05).S5、S6、S7、S8處理采用了相同的菜籽油,但油用量不同,“油水比”(菜籽油體積/水的體積)分別為1/40、1/20、1/10、1/5,其提取率分別為79.68%、82.38%、81.43%、85.08%,雖然微塑料提取率總體上隨油水比增加而逐漸上升,但增長并不顯著(>0.05)(圖2(b)).與S1相比,油提取法的提取率最低增幅在30%以上.

密度浮選和油提取結(jié)合能提高微塑料的提出率.S11、S12處理的提取率分別達(dá)到94.60%和94.92%(圖1),相比S2分別增幅4.67%和4.99%,其中S11相比S6增幅12.22%,S12比S10增幅1.59%,都呈現(xiàn)出不同程度的增長.綜合提取處理提取率比S1增幅在45%以上.

2.2 不同處理下7種微塑料的提取率

微塑料類型(主要是密度)對提取結(jié)果存在影響(圖3).對于密度較低的PP、PE塑料,在所有試驗(yàn)處理下都能得到高提取率,即使單純用蒸餾水(S1)都能達(dá)到90%以上的提取率.而對于其他密度較高的微塑料,不同試驗(yàn)處理下提取率差異顯著.由圖3(a) (b)可見,S2處理下ABS、PC、PET的提取率分別為97.50%、88.50%和45.50%,提取率隨著微塑料密度增加明顯下降.NaBr溶液(S3)和ZnCl2溶液(S4)的密度分別為1.46,1.70g/cm3,超過了密度最高的PET (1.38～1.41g/cm3).所以S3、S4對試驗(yàn)中各種微塑料的提取率都穩(wěn)定在90%以上,甚至達(dá)到100%,不同類型微塑料之間提取率差異不顯著.

圖3(c)所示,S6處理下PE、PC、PVC、PET提取率分別為93.33%、84.44%、61.11%、52.22%,整體呈現(xiàn)隨微塑料密度的增加而逐漸下降的趨勢,與S2相比,PET的提取率略高,其他幾種微塑料提取率略低.在S6、S9、S10三種試驗(yàn)處理中,S10表現(xiàn)最佳,對PET的提取率能達(dá)到77.78%,明顯高于S6、S9,并且對其他幾種微塑料的提取率均在90%以上.

圖3 不同試驗(yàn)處理下7種微塑料的提取率

分析圖3(d)可知,S11處理對PC、PET塑料的提取率分別為98.89%、77.78%,相比S2增幅10.39%和32.28%,相比S6增幅14.45%和25.56%. S12對PC、PET塑料的提取率分別為98.89%、84.44%,相比S2增幅10.39%和38.94%,相比S10增幅1.11%和6.66%.

2.3 不同處理下3種粒徑微塑料的提取率

在基于密度浮選的處理中,S3和S4對2～5mm和1～2mm粒徑范圍的微塑料提出率都在98%以上,且無顯著差異(圖4,>0.05).但S2、S3和S4對0.5～1mm粒徑微塑料的提取率分別為90.86%、91.43%、89.52%,都顯著低于1～2mm粒徑的提取率(<0.05).

在基于油提取的處理中(圖4),S9處理對2～5mm、1～2mm、0.5～1mm粒徑范圍微塑料的提取率為61.90%、92.38%、81.43%,不同粒徑之間提取率差異顯著(<0.05).S6提取情況與S9基本相同.而S10試驗(yàn)處理下,3種粒徑微塑料提取率分別為90.00%、99.52%、90.48%,均在90%以上,差異性不顯著.總體來看,基于油提取的處理對1～2mm粒徑的微塑料提取率最高,對2～5mm粒徑提取率最低.

S11、S12對3種粒徑微塑料的提取率保持在92%以上,雖同樣表現(xiàn)出1～2mm粒徑提取率最高的現(xiàn)象,但不同粒徑之間無顯著差異(<0.05).

圖4 不同試驗(yàn)處理下各粒級(jí)微塑料提取率

2.4 不同提取方式的經(jīng)濟(jì)成本核算

各提取方式所需材料與價(jià)格信息如表2所示,以每處理1kg風(fēng)干土樣所消耗材料計(jì)算成本.基于密度浮選的處理,每次提取后約能回收90%的鹽溶液進(jìn)行循環(huán)使用,節(jié)約成本.本文將微塑料提取率與單次提取成本的比值作為衡量指標(biāo),稱為“性價(jià)比”,比值越高,則表示該處理方式越經(jīng)濟(jì)有效.

表2 試驗(yàn)處理成本核算表

注:-為未檢測.

在所有試驗(yàn)處理中,提取率在70%以上時(shí),S5性價(jià)比最高,比值為10.62,每處理1kg風(fēng)干土僅需15元,總提取率為79.68%;提取率在80%以上時(shí),S2性價(jià)比最高,比值為5.93,成本為30.32元,提取率為89.93%;提取率在90%以上時(shí),S11性價(jià)比最高,比值為3.14,提取率為94.60%,成本為60.32元.所有處理中S3提取率最高,達(dá)到96.35%,但處理成本高達(dá)257.02元.

3 討論

基于密度浮選和油提取的處理,其提取率都受微塑料密度和粒徑的影響.油提取處理隨微塑料密度的增加而逐漸下降,且對微塑料粒徑具有特異性選擇;油提取和密度浮選結(jié)合提取率表現(xiàn)更穩(wěn)定.這些差異可能與各提取方法的作用方式有關(guān).

3.1 密度浮選法與微塑料類型和粒徑的作用關(guān)系

密度浮選法的提取率與微塑料類型(密度)關(guān)系密切.當(dāng)提取液密度大于微塑料密度時(shí),提取率極高,反之,提取率將顯著下降.本研究中幾種微塑料與提取液密度大小關(guān)系為PP

S2、S3、S4處理對0.5～1mm粒徑微塑料的回收率普遍低于1～2mm粒徑.這可能是因?yàn)榱叫〉奈⑺芰显谔崛『娃D(zhuǎn)移過程中容易丟失[31],且在檢查計(jì)數(shù)過程中更容易被忽視;也可能是土壤的團(tuán)聚體效應(yīng)使得微塑料與土壤有不同程度的融合,而粒徑越小受土壤粘粒影響越大,導(dǎo)致提取率下降[32-33].

3.2 油提取法的主要影響因素及其與微塑料類型和粒徑的作用關(guān)系

雖然Crichton等[23]率先發(fā)現(xiàn)并成功利用10mL菜籽油提取出海水樣品中97.6%的微塑料,證明了油提取法的可行性,但缺乏對油提取法影響因素的進(jìn)一步探究.kim等[34]利用礦物油,葵花籽油和蓖麻油對7種不同類型的微塑料進(jìn)行提取,但未提及油用量的影響.本研究中,S5～S8處理所用油種類相同但用量不同,提取率分別為79.68%、82.38%、81.43%、85.08%,差異并不顯著(>0.05).而S6、S9、S10所用油的用量相同但種類不同,提取率為82.38%、78.57%和93.33%,其中S10的提取率顯著高于其他兩者(<0.05).由此推測油的種類是影響提取率的主要因素,用量為次要因素.

油提取法的提取率受微塑料密度和粒徑的共同影響.S9對PE、PS、ABS、PC、PVC、PET塑料的提取率分別為96.67%、91.11%、85.56%、76.67%、62.22%、47.78%,隨微塑料密度的增加提取率呈下降趨勢,最大相差48.86%.而S9對2～5mm、1～2mm、0.5～1mm粒徑的微塑料提取率分別為61.90%、92.38%、81.43%,最大相差30.48%,且對1～2mm粒徑具有顯著優(yōu)勢 ,S6條件下也出現(xiàn)相似結(jié)果,但在密度浮選處理中則無此現(xiàn)象.這可能是重力因素所致,當(dāng)微塑料自身密度太高或體積過大時(shí),所受重力作用大于油的吸附力,導(dǎo)致微塑料脫離油層下沉,提取率下降[24].對于1～2mm粒徑微塑料提取率高于0.5～1mm的現(xiàn)象,可能是由于粒徑越小的微塑料比表面積越大,更容易被土壤顆粒包圍,阻礙微塑料與油結(jié)合,導(dǎo)致提取率降低[35].

3.3 綜合提取法與微塑料類型和粒徑的作用關(guān)系

由于作用方式不同,密度浮選法與油提法結(jié)合使用可實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢互補(bǔ).實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,S11條件下微塑料總提取率高達(dá)94.60%,超過NaCl或菜籽油任何一個(gè)單獨(dú)作用,尤其是對PET塑料的提取率達(dá)到77.78%,相比單獨(dú)NaCl或菜籽油處理,增幅極其顯著.董明譚等[31]在四種土壤中分別用NaCl-Oil聯(lián)合處理與單獨(dú)NaCl處理對PET進(jìn)行提取,前者提取率遠(yuǎn)高于后者.S11、S12處理對2～5mm、1～2mm、0.5～1mm粒徑的微塑料的提取率并無顯著差異,都保持在較高水平(>90%).可見密度浮選法與油提取法結(jié)合能有效增加微塑料的提取率[36],增強(qiáng)提取的穩(wěn)定性,為實(shí)現(xiàn)土壤微塑料分離提供新方案.

3.4 對不同處理方式的綜合分析與評價(jià)

微塑料提取方法眾多,且側(cè)重點(diǎn)各不相同,使用者應(yīng)根據(jù)需求選擇相應(yīng)的提取方式.根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,從經(jīng)濟(jì)性和提取效率兩個(gè)方面綜合考量,推薦三種提取方式.一是經(jīng)濟(jì)型(S5),相比常規(guī)密度浮選法需要靜置幾個(gè)小時(shí)甚至更長,油提取法靜置時(shí)間短,提取速度更快[23].同時(shí),菜籽油簡單易得,無污染,每處理1kg土樣僅需十幾元成本,對于處理大批量樣品極具優(yōu)勢.二是均衡型(S2),因NaCl成本低廉,對多種常見微塑料提取效果良好,且能與紅外光譜、拉曼光譜完美兼容等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛使用[37],甚至成為歐洲海洋框架戰(zhàn)略指南推薦的微塑料提取劑[38].同時(shí)由于NaCl溶液應(yīng)用較為普遍[14,26],使得研究結(jié)果可對比性較高.此提取方式各方面比較均衡,適用于常規(guī)微塑料提取.三是高能型(S3),飽和NaBr溶液最大密度能達(dá)到1.5g/cm3,能高效提取各種常見微塑料,且提取率穩(wěn)定在90%以上.與ZnCl2相比更安全環(huán)保,不容易與土壤成分發(fā)生反應(yīng);又可以避免油的干擾,與紅外光譜完美兼容.此方法適用于微塑料類型未知和要求高提取率的情況.使用者可根據(jù)不同需求,選擇最適的處理方式,實(shí)現(xiàn)資源利用最優(yōu)化.

4 結(jié)論

4.1 油提取法提取率隨著微塑料密度增加而逐漸下降,變化趨勢較為平緩,與密度浮選法結(jié)合使用能提高對土壤微塑料的提取率,尤其是對高密度微塑料.

4.2 油提取法對微塑料粒徑具有特異性選擇,對1～2mm微塑料提取效果最佳,粒徑>2mm時(shí)提取率顯著下降,而密度浮選法對>1mm的微塑料提取率基本相同,兩種提取法結(jié)合使用能減小不同粒徑之間的差異,使提取效果更穩(wěn)定.

4.3 油的種類是影響油提取法提取率的主要因素,用量為次要因素.從經(jīng)濟(jì)性和提取率考慮,選出經(jīng)濟(jì)型(S5)、均衡型(S2)、高能型(S3)三種微塑料提取方式以滿足不同使用需求.

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Research on soil microplastic separation methods based on density flotation and oil extraction.

ZUO Zhen-jiang1, WANG Ju2, WANG Yan-hui2, XU Ming-xiang2,3*

(1.College of Natural Resources and Environment, Northwest A&F University, Yangling 712100, China；2.Institute of Soil and Water Conservation, Northwest A&F University, Yangling 712100, China；3.Institute of Soil and Water Conservation, Chinese Academy of Sciences and Ministry of Water Resources, Yangling 712100, China)., 2023,43(11)：5954～5960

To compare the characteristics of soil microplastic separation methods which could meet different usage requirements, this study conducted 12 experimental treatments (S1～S12) based on the density flotation and oil extraction methods, by analyzing the extraction efficiency and cost of microplastics comprehensively, including seven types of microplastics (PP; PE; PS; ABS; PC; PVC; PET) and three particle sizes (2～5mm; 1～2mm; 0.5～1mm). The results showed that: There are differences in the extraction efficiency among extraction methods. Specifically, the extraction efficiency of density flotation (S2～S4) ranged from 89.93% to 96.35% and was significantly influenced by the density of the flotation liquid. The extraction efficiency of the oil extraction method (S5～S10) ranged from 78.57% to 93.33% and was affected by the type of extraction oil (<0.05), with no significant impact from the amount of oil used (>0.05). As the density of microplastics increased, the extraction efficiency of the oil extraction method gradually decreased, and it exhibited specific selectivity based on microplastic particle size. The highest extraction efficiency for microplastics was achieved when the particle size was in the range of 1～2mm, exceeding 90%, while extraction efficiency significantly decreased for particle sizes >2mm. The combination of density flotation and oil extraction methods could increase the extraction efficiency of microplastics and reduced differences among different particle sizes, resulting in a more stable extraction effect. Considering both extraction efficiency and cost, three extraction methods were selected to meet different usage requirements: the economical method (S5), the balanced method (S2), and the high-energy method (S3).

soil；microplastics；density flotation；oil extraction；economical efficiency

X53

A

1000-6923(2023)11-5954-07

左振江(1996-),男,河南周口人,西北農(nóng)林科技大學(xué)碩士研究生,主要從事農(nóng)田土壤微塑料檢測與監(jiān)測技術(shù)研究.zzj0333@163.com.

左振江,王 菊,王艷輝,等.基于密度浮選和油提取的土壤微塑料分離方法研究 [J]. 中國環(huán)境科學(xué), 2023,43(11):5954-5960.

Zuo Z J, Wang J, Wang Y H, et al. Research on soil microplastic separation methods based on density flotation and oil extraction [J]. China Environmental Science, 2023,43(11):5954-5960.

2023-03-13

國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(42177345)

* 責(zé)任作者, 研究員, xumx@nwafu.edu.cn